人教版 (2019)3 核力与结合能课文配套ppt课件

这是一份人教版 (2019)3 核力与结合能课文配套ppt课件，共41页。PPT课件主要包含了核力与结合能，大得多，知识点二结合能，核子数，知识点三质量亏损，mc2，不一样，探究一核力，答案C，探究二结合能等内容，欢迎下载使用。
知识点一 　核力与四种基本相互作用
1.引力相互作用:引力是自然界的一种基本相互作用,地面物体所受的 只是引力在地球表面附近的一种表现.2.电磁相互作用(电磁力):电荷间、 间的相互作用.宏观物体之间的压力、 、弹力、支持力等等,都起源于这些电荷之间的电磁相互作用.3.强相互作用.(1)核力:原子核中的 之间存在一种很强的相互作用,即存在一种核力,它使得核子紧密地结合在一起,形成稳定的原子核.这种作用称为强相互作用.(2)核力特点:核力是核子间的 相互作用的一种表现,在原子核的尺度内,核力比电磁力 ;核力是 力,作用范围只有约10-15 m.
4.弱相互作用:在某些 现象中起作用的相互作用.弱相互作用是引起原子核 衰变的原因,即引起中子—质子转变的原因.弱相互作用也是 力,其力程比强相互作用更短,只有10-18 m.
5.核子结合成原子核或原子核分解为核子时,都伴随着巨大的能量变化,其原因是什么?
答案:核子间存在着强大的核力.
1.结合能:原子核是 凭借核力结合在一起构成的,要把它们分开,也需要 ,这就是原子核的结合能.这个能量也是核子结合成原子核而释放的能量.2.比结合能:原子核的结合能与 之比,叫作比结合能,也叫作 结合能.比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越 .
3.一较重的原子核衰变成α粒子和另一原子核,则衰变产物的结合能之和与原来较重的核的结合能哪一个大?
答案:一较重的原子核衰变成α粒子和另一原子核,核子比结合能增大,质量数不变,则衰变产物的结合能之和一定大于原来较重的核的结合能.
1.物体的能量与它的质量的关系:E= .2.质量亏损:原子核的质量 组成它的核子的质量之和的现象.3.不同原子核的比结合能是 的,中等大小的核的比结合能 (平均每个核子的质量亏损 ),这些核最稳定.
1.原子核中核子所受的万有引力和电磁力可以达到平衡.( )2.核力是强相互作用,在任何情况下都比库仑力大.( )3.弱相互作用是引起原子核β衰变的原因.( )4.原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量.( )5.比结合能越大,原子核越稳定.( )6.E=mc2表明了质量与能量间的一种对应关系.( )
答案:核子之间还存在着另一种力,即核力.
答案:当核子增多时,原子核增大,核子间的距离也增大,而核力是短程力,当距离较大时,一些核子间可能就没有核力的作用了,这样形成的核不稳定,最终会瓦解.因此质子与中子不能随意地组合形成无数不同的原子核.
3.自然界中存在的元素是有限的.为什么质子与中子不能随意地组合从而形成无数不同的原子核?
1.对四种基本相互作用的理解.(1)引力相互作用:引力主要在宏观和宏观尺度上“独领风骚”,引力使行星绕着恒星转,并且联系着星系团,决定着宇宙的现状.万有引力是长程力.(2)电磁相互作用:电磁力在原子核外,使电子不脱离原子核而形成原子,使原子结合成分子,使分子结合成液体和固体.(3)强相互作用:在原子核内,强相互作用将核子束缚在一起,强相互作用是短程力.(4)弱相互作用:弱相互作用是引起原子核β衰变的原因,即引起中子—质子转变的原因;弱相互作用也是短程力,其力程比强相互作用更短,为10-18 m.
2.对核力的理解.(1)核力是四种相互作用中的强相互作用的一种表现.(2)核力是短程力,约在10-15 m数量级时起作用,当距离为1.5×10-15 m时核力几乎消失.(3)核力具有饱和性.稳定的质量较大的原子核里,中子数要比质子数多.由于核力的作用范围是有限的,核力具有饱和性,如果我们继续增大原子核,一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用,这时即使再增加中子,形成的核也一定是不稳定的.所以,原子核大小也受到限制.核子只跟相邻的核子产生较强的核力,而不是与核内所有核子发生作用.(4)核力与核子是否带电无关,质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间都可以有核力作用.
【典例1】下列关于核力的说法正确的是(　　)A.核力同万有引力没有区别,都是物体间的相互作用B.核力就是电磁力C.核力是短程力D.核力与电荷有关
解析:核力与万有引力和电磁力不同,距离增大时,核力急剧减小,核力是短程力,选项A、B错误,选项C正确.核力与电荷无关,选项D错误.
假设一个质子和一个中子在核力作用下靠近碰撞并结合成一个氘核.1.质子和中子结合成氘核的过程中是释放能量还是吸收能量?使氘核分解为质子和中子的过程呢?
答案:质子和中子结合成氘核的过程中要释放能量;氘核分解成质子和中子时要吸收能量.
2.右图是不同原子核的比结合能随质量数变化的曲线.从图中看出,中等质量的原子核与重核、轻核相比,比结合能有什么特点?比结合能的大小反映了什么?
答案:中等质量的原子核比结合能最大.比结合能的大小反映了原子核的稳定性,比结合能越大,原子核越稳定.
3.比结合能较小的原子核转化为比结合能较大的原子核时是吸收能量还是释放能量?
1.对结合能和比结合能的理解.(1)结合能是核子结合成原子核时释放的能量,也是将原子核的核子分开时需要的能量.(2)比结合能反映了原子核结合的稳定程度或分裂的难易程度.2.比结合能与原子核稳定程度的关系.(1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度,比结合能越大,原子核就越难分开,表示该原子核就越稳定.(2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核,比结合能都比较小,表示原子核不太稳定;中等核子数的原子核,比结合能较大,表示原子核较稳定.
(3)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时,就能释放核能.例如,一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核,或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核,都能释放出巨大的核能.3.比结合能曲线.不同原子核的比结合能随质量数变化的图线如图所示.从图中可以看出,中等质量原子核的比结合能最大,轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核的要小.
【典例2】关于结合能和比结合能的说法正确的是(　　)A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核分解成核子放出的能量称为结合能B.比结合能越大的原子核越稳定,因此它的结合能也一定越大C.重核与中等质量原子核相比较,重核的结合能和比结合能都大D.中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
解析:核子结合成原子核时放出能量,原子核分解成核子时吸收能量,选项A错误.比结合能越大的原子核越稳定,但比结合能越大的原子核,其结合能不一定大,例如,中等质量原子核的比结合能比重核的大,但由于核子数比重核的少,其结合能比重核的小,选项B、C错误.中等质量原子核的比结合能比轻核的大,它的原子核内核子数又比轻核的多,因此它的结合能也比轻核的大,选项D正确.
探究三　质量亏损和核能的计算
两个核子数很小的轻核氘、氚结合成一个核子数大一些的氦核,原子核转变示意图如下图所示.
1.在核反应过程中质量数、电荷数是否守恒?
答案:在核反应中,质量数、电荷数守恒.
2.在该核反应过程中会释放出能量,反应前后原子核的质量是否发生变化?
答案:发生变化,质量会减少.
答案:甲同学的说法错误,核反应过程中质量数守恒而不是质量守恒.
(2)乙同学查找资料,得知各个原子核或核子的质量如下: mBe=9.012 19 u,mC=12.000 u,mα=4.002 6 u,mn=1.008 665 u.其中1 u=1.660 566×10-27 kg.他通过计算发现反应之后的总质量减少了,于是他得出结论:核反应过程中质量消失了.乙同学的说法正确吗?为什么?
答案:乙同学的说法错误,质量亏损并不是质量消失.
(3)通过乙同学查找的原子核或核子的质量,试判断上述核反应过程中是释放能量,还是吸收能量,并计算能量变化了多少.真空中的光速c=3×108 m/s.
答案:反应前的总质量m1=mBe+mα=9.012 19 u+4.002 6 u=13.014 79 u,反应后的总质量m2=mC+mn=12.000 u+1.008 665 u=13.008 665 u,所以质量亏损Δm=m1-m2=13.014 79 u-13.008 665 u=0.006 125 u,放出的能量ΔE=Δmc2=0.006 125 u·c2=0.006 125×1.660 566× 10-27 ×(3×108)2 J=9.15×10-13 J=5.719 MeV.
1.对质量亏损的理解.(1)核反应仍遵守质量守恒和能量守恒,所谓的质量亏损并不是这部分质量消失或质量转变为能量.(2)物体的质量应包括静止质量和运动质量.质量亏损是静止质量的减少,减少的静止质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了,转化为和辐射能量相联系的运动质量.(3)从质量亏损可知,质量是物体具有能量的多少及能量转变多少的一种量度.2.对E=mc2的理解.(1)E=mc2说明一定的质量总是跟一定的能量相联系.具体地说,一定质量的物体所具有的总能量是一定的,E=mc2不是单指物体的动能、核能或其他哪一种能量,而是物体所具有的各种能量的总和.
(2)根据E=mc2,物体的总能量与其质量成正比.物体质量增加,总能量随之增加;质量减少,总能量也随之减少.这时E=mc2也写成ΔE=Δmc2.3.核能的计算方法.(1)根据质量亏损计算.①根据ΔE=Δmc2计算.其中Δm的单位是千克,ΔE的单位是焦耳.②利用原子质量单位u和电子伏特计算.1 u相当于931.5 MeV的能量,ΔE=Δm×931.5 MeV,其中Δm的单位为u,ΔE的单位为MeV.(2)利用平均结合能来计算.原子核的结合能=核子的平均结合能×核子数.
(3)利用核反应前后结合能之差来计算.核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差,就是该次核反应所释放(或吸收)的核能.4.判断核反应过程是释放能量还是吸收能量的方法.(1)根据反应前后质量的变化情况进行判断.若质量减少,即发生了质量亏损,则释放能量;若质量增加,则吸收能量.(2)根据动能变化判断.若不吸收光子而动能增加,则放出能量.
核能的两种单位换算技巧(1)若以kg为质量亏损Δm的单位,则计算时应用公式ΔE=Δmc2,核能的单位为J.(2)若以原子质量单位“u”为质量亏损Δm的单位,则ΔE=Δm×931.5 MeV,核能的单位为MeV.(3)两种单位的换算:1 MeV=1×106×1.6×10-19 J=1.6×10-13 J.
1.(多选)关于核力,下列说法正确的是 (　　)A.核力是一种特殊的万有引力B.原子核内只有质子和质子间有核力作用,中子和中子之间、质子和中子之间没有核力作用C.核力是原子核稳定存在的原因D.核力是一种短程强力
解析:核力与万有引力的性质不同,核力是短程力,作用范围约10-15 m,原子核半径的数量级在10-15 m,所以核力只存在于相邻的核子之间,核力是原子核稳定存在的原因,质子和质子间、中子和中子之间、质子和中子之间均有核力作用.选项C、D正确.
2.对结合能、比结合能的认识,下列说法正确的是(　　)A.原子核内部所有核子之间都有核力B.自由核子结合为原子核时,可能吸收能量C.结合能越大的原子核越稳定D.比结合能越大的原子核越稳定
解析:核力是短程力,只有相邻核子之间才有核力,选项A错误.由自由核子结合成原子核的过程中,释放出能量,反之,将原子核分开变为自由核子需要给予相应的能量,该能量即为结合能,选项B错误.核子较多的原子核的结合能大,但它的比结合能不一定大,比结合能的大小反映了原子核的稳定性,选项C错误,选项D正确.
A.质量亏损Δm=4.021 78 uB.释放的核能ΔE=(m1+m2-2m3)c2C.铍原子核内的中子数是5D.X表示的是氚原子核
答案: (1)放出能量　7.97 MeV　(2)7.97 MeV　2.66 MeV